Hippo sinyal yolağına dayalı olarak baicalinin anti kolorektal kanser HCT116 hücreleri üzerindeki etkisinin incelenmesi
Kolorektal kanser (KRK) sık görülen kötü huylu bir sindirim sistemi tümörüdür. En son kanser istatistikleri, yaşlanma, beslenme alışkanlıklarındaki değişiklikler, obezite, sigara kullanımı ve diğer faktörler nedeniyle KRK prevalansının ve ölüm oranının dünyada hızla arttığını ve sırasıyla üçüncü ve ikinci sırada yer aldığını göstermektedir. Gelişmiş ülkelerdeki KRK insidans oranı, gelişmekte olan ülkelerdekinden yaklaşık dört kat daha yüksektir. KRK son yıllarda tanı teknikleri ve tedavi yöntemlerinde önemli ilerlemeler kaydetmiş olsa da, beş yıllık sağkalım oranı hala 10%'den daha düşüktür. Kemoterapi, anti-tümör tedavisinin temel taşıdır. 5-Florourasil, oksaliplatin, irinotekan ve KRK tedavisinde yaygın olarak kullanılan diğer ilaçlar, mukozit, kemik iliği baskılanması ve dehidrasyon gibi toksik yan etkiler nedeniyle klinik uygulamada genellikle sınırlıdır. Bu nedenle, KRK'nın patogenezini araştırmak ve düşük toksisiteye ve güçlü hedeflemeye sahip terapötik ilaçlar aramak, mevcut KRK araştırmalarının odak noktası olmaya devam etmektedir.
Uygulamalar, geleneksel Çin tıbbının anti-tümör tedavisinde birçok avantaja sahip olduğunu kanıtlamıştır. Sadece kemoterapi ilaçlarının etkinliğini artırmakla, advers reaksiyonları azaltmakla, ilaç direncini tersine çevirmekle kalmaz, aynı zamanda prognozu iyileştirir ve hastaların yaşam kalitesini artırır. Dahası, geleneksel Çin tıbbı çeşitli aktif bileşenler içerir ve araştırmalar, birçok aktif bileşenin hücre göçünü, istilasını ve apoptozu etkileyerek anti-tümör etkiler gösterebileceğini göstermiştir. Bu nedenle, geleneksel Çin tıbbı ve aktif bileşenleri, tümörlerin tedavisi için iyi bir gelişme beklentisine sahiptir. Esas olarak geleneksel Çin tıbbı Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis ve Scutellaria baicalensis'ten elde edilen flavonoid bir bileşik olan Scutellarin (SCU), anti-enflamatuar, antioksidan, anti fibrotik, nöroprotektif ve kardiyovasküler ve serebrovasküler koruma gibi çeşitli farmakolojik etkilere sahiptir. Son çalışmalar, SCU'nun ayrıca kolorektal kanser, karaciğer kanseri, akciğer kanseri, özofagus skuamöz hücreli karsinom gibi çeşitli malign tümörlerin oluşumunu ve gelişimini engelleyebilen kapsamlı anti-tümör aktivitesine sahip olduğunu bulmuştur. Potansiyel bir anti-tümör ilacıdır.
Hippo sinyal yolu, son on yılda kanser araştırmaları alanında yaygın olarak incelenmiştir. Araştırmalar, Hippo sinyal yolunun anormal blokajının tümör hücrelerinde hayatta kalma, proliferasyon, invazyon ve ilaç direnci gelişimi ile yakından ilişkili olduğunu doğrulamıştır. Hippo sinyal yolu inhibe edildiğinde, yolun ana efektör faktörleri, Yes associated protein (YAP)/Transcription co activator with PDZ binding motif (TAZ) 3, nükleer translokasyona uğrar ve çekirdekte toplanır, TEA transkripsiyon faktörleri 1-4'e bağlanır ve hücre döngüsü düzenleyicisi siklin E1 ve onkogen c-Myc gibi aşağı akış hedef genlerinin transkripsiyonunu teşvik eder. Hippo sinyal yolu, normal bağırsak homeostazının sürdürülmesinde ve hasarlı dokuların onarılması ve yenilenmesinde önemli bir rol oynar. Yüksek YAP/TAZ aktivitesi genellikle KRK'da kötü prognozun bağımsız bir öngörücüsüdür ve tümör evrelemesi, lenf nodu durumu ve metastaz ile pozitif korelasyon gösterir. Buna ek olarak, YAP/TAZ'ın anormal aktivasyonu, Hippo sinyal yolundaki yukarı akış düzenleyici faktörlerin yokluğu ile ilişkilidir. Memeli sterol 20 benzeri kinaz 1/2 (MST1/2) veya büyük tümör baskılayıcı 1/2'nin (LATS1/2) yokluğu YAP/TAZ'ın değişen derecelerde aktivasyonuna yol açabilir.
Şimdiye kadar, SCU'nun anti KRK etkisi birçok açıdan doğrulanmıştır. Çalışmalar, SCU'nun etkilerini Hedgehog, Wnt/β - catenin ve diğerleri dahil olmak üzere çeşitli sinyal yolları aracılığıyla gösterebileceğini göstermiştir. Bununla birlikte, SCU'nun Hippo sinyal yolunu düzenleyerek CRC karşıtı etkisi hakkında şu anda bir araştırma raporu bulunmamaktadır. Bu nedenle, bu çalışmada SCU'nun kolorektal tümör hücrelerinin proliferasyonu, göçü ve apoptozu üzerindeki etkilerini araştırmak ve etki mekanizmasını keşfetmek için in vitro bir model olarak kolorektal kanser HCT116 hücreleri kullanılmış ve CRC terapötik ilaçlarının geliştirilmesi için referans ve deneysel temel sağlanmıştır.

 

Giderek daha fazla kanıt, SCU'nun çeşitli yollarla tümörlerin oluşumunu ve gelişimini engelleyebileceğini ve anti-tümör ilaçlara dönüştürülme potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Sun ve arkadaşları SCU'nun küçük hücreli olmayan akciğer kanseri PC-9 ve H1975 hücrelerinin çoğalmasını önemli ölçüde engelleyebileceğini bulmuştur. Han ve arkadaşlarının araştırma sonuçları da SCU'nun insan osteosarkomu 143B ve U2OS hücrelerinin proliferasyonunu konsantrasyona bağlı bir şekilde önemli ölçüde inhibe edebileceğini göstermektedir. Bu çalışmada SCU, kolorektal tümör HCT116 hücrelerinin aktivitesini önemli ölçüde azaltmış, hücre klonlamasını inhibe etmiş ve yukarıdaki sonuçla tutarlı olarak proliferasyonlarını engellemiştir.
Kanserde, kanser hücreleri genellikle epitelyal mezenkimal geçiş yoluyla çoğalma ve istila etme yeteneği kazanır. Liu ve arkadaşları, hepatoselüler karsinomda SCU'nun karaciğer kanseri hücrelerinin epitelyal mezenkimal geçişini inhibe edebileceğini ve Janus kinaz 2 (JAK2)/sinyal dönüştürücü ve transkripsiyon aktivatörü 3 (STAT3) sinyal yolunun aktivitesini aşağı düzenleyerek istila ve metastaz yapma yeteneklerini azaltabileceğini bulmuştur. Li ve arkadaşları, mide kanserinde SCU'nun PTEN/PI3K sinyal yolunun aktivitesini düzenleyebildiğini, mide kanseri MGC-803 ve AGS hücrelerinde E-cadherin ekspresyon seviyelerini aşağı regüle edebildiğini, vimentin ve N-cadherin ekspresyon seviyelerini yukarı regüle edebildiğini ve mide kanseri hücrelerinin epitelyal mezenkimal geçişini inhibe edebildiğini bulmuşlardır. Bu çalışmada, hücre çizik deneyinin sonuçları, boş kontrol grubuyla karşılaştırıldığında, SCU ile tedavi edilen gruptaki HCT116 hücrelerinin göç oranının konsantrasyona bağlı bir şekilde önemli ölçüde azaldığını göstermiştir, bu da SCU'nun kolorektal tümör hücrelerinin göç kabiliyeti üzerinde inhibe edici bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir, bu da önceki araştırma sonuçlarıyla tutarlıdır.
Günümüzde yaygın olarak kabul edilen görüş, yetersiz hücre apoptozunun tümör oluşumu ve gelişiminin önemli bir nedeni olduğudur. Bu nedenle, tümör hücresi apoptozunun indüklenmesi, tümör tedavisinde etkili bir araç olarak kabul edilmektedir. Cao ve arkadaşlarının çalışması, SCU'nun sisplatine dirençli akciğer adenokarsinomu A549 hücrelerini G0/G1 fazında bloke edebildiğini ve AKT/mTOR/4EBP1 ve STAT3 yolaklarını inhibe ederek apoptozu indükleyebildiğini doğrulamıştır. Karaciğer kanserinde, Xu ve arkadaşları SCU'nun HepG2 karaciğer kanseri hücrelerinde reaktif oksijen türlerinin (ROS) üretimini inhibe ederek STAT3 sinyal yolunun aktivitesini azaltabildiğini, böylece aşağı akış hedef proteinleri BCL-XL ve MCL-1'in ekspresyon seviyelerini aşağı regüle ettiğini ve hücre apoptozunu indüklediğini bulmuşlardır. Benzer şekilde, bu çalışmada, Hoechst 33342/PI çift boyama ve akış sitometrisi tespiti yoluyla SCU'nun hücre apoptozunu indükleyebildiğini ve HCT116 hücrelerinin apoptoz oranını önemli ölçüde artırabildiğini bulduk. Bununla birlikte, SCU'nun spesifik düzenleyici mekanizması hala belirsizdir, bu nedenle sonraki çalışmalarda daha fazla araştırma yapılmıştır.
Çalışmalar, Hippo sinyal yolunun hücre çoğalmasının düzenlenmesine katılabileceğini ve YAP'ın aşırı aktivasyonunun veya ekspresyonunun karaciğer, gastrointestinal sistem, deri ve kalp gibi çoklu dokularda aşırı hücre çoğalmasına yol açabileceğini göstermiştir. Ayrıca YAP ve TAZ hücrelerde epitelyal mezenkimal geçişin aktif indükleyicileridir. Yüksek aktiviteli YAP ve TAZ, epitelyal mezenkimal geçişte anahtar transkripsiyon regülatörü ZEB1/2'nin ekspresyonunu indükleyebilir ve böylece epitelyal mezenkimal geçişi teşvik edebilir. Hippo sinyal yolu hücre apoptozunda da önemli bir düzenleyici rol oynar. YAP, COX-2, Survivor ve Glut1 gibi aşağı akış anti apoptotik genlerin transkripsiyonunu düzenleyerek hücre apoptozunu teşvik edebilir; Ayrıca, aşırı eksprese edilen YAP, tümör nekroz faktörü, FAS ve kemoterapinin neden olduğu apoptozu da engelleyebilir; He ve arkadaşlarının çalışması, YAP'ın NR4A1'in Ser351 yoluyla AKT'ye bağlı fosforilasyonunu yönlendirebileceğini, onu çekirdekte izole edebileceğini ve hücre apoptozunu teşvik etmedeki rolünü zayıflatabileceğini de doğrulamıştır.
Bu çalışmanın sonuçları, SCU'nun HCT116 hücrelerinde MST1 ve LATS1'in mRNA ve protein ekspresyon seviyelerini yükseltebileceğini, YAP1 ve TAZ'ın mRNA ve protein ekspresyon seviyelerini düşürebileceğini, YAP fosforilasyonunu teşvik edebileceğini ve p-YAP'ın (Ser127) protein ekspresyon seviyesini artırabileceğini göstermektedir. Bu nedenle, SCU'nun rolünün Hippo sinyal yolunun aktivasyonu ile ilgili olabileceği tahmin edilmektedir. qRT PCR tespit sonuçları, 24 saat boyunca SCU tedavisinin HCT116 hücrelerinde Bax, kaspaz-3 ve kaspaz-9'un mRNA ekspresyon seviyelerini etkili bir şekilde artırırken, Bcl-2'nin mRNA ekspresyon seviyesini azalttığını göstermiştir; Western blot analizi de SCU'nun HCT116 hücrelerinde pro apoptotik protein Bax'ın ekspresyon seviyesini önemli ölçüde artırdığını ve anti apoptotik protein Bcl-2'nin ekspresyon seviyesini azalttığını göstermiştir. Ek olarak, c-Myc'nin mRNA ve protein ekspresyon seviyeleri 24 saatlik SCU tedavisinden sonra önemli ölçüde azalmıştır. Yukarıdaki sonuçlar, SCU'nun Hippo YAP/TAZ kaskadını aktive edebileceğini, YAP/TAZ fosforilasyonunu teşvik edebileceğini, transkripsiyonel aktivitesini inhibe edebileceğini, aşağı akış hedef geni c-Myc'nin ekspresyonunu baskılayabileceğini, apoptoz protein ailesi üyesi Bcl-2'nin ekspresyon seviyesini azaltabileceğini, Bax'ın ekspresyon seviyesini artırabileceğini göstermektedir, ve sitokrom C salınımını ve apoptoz kompleksi oluşumunu teşvik etmek için mitokondriye göç eder, böylece kaspaz ailesindeki apoptoz başlatıcı faktör kaspaz-9'u ve aşağı akış apoptoz yürütme faktörü kaspaz-3'ü aktive eder, sonuçta mitokondriyal yolak yoluyla hücre apoptozunu indükler, kolorektal kanser hücrelerinin büyümesini engeller ve anti kolorektal kanser etkileri gösterir.
Özetle, bu çalışma SCU'nun kolorektal kanser HCT116 hücrelerinin çoğalmasını ve göçünü önemli ölçüde inhibe edebileceğini ve hücre apoptozunu indükleyebileceğini bulmuştur. Etki mekanizması Hippo sinyal yolunun aktivasyonu ile ilgili olabilir. Bununla birlikte, kolorektal kanser oluşumunun karmaşık nedenleri ve farklı kaynaklardan gelen tümör hücre hatları arasındaki farklılıklar göz önüne alındığında, SCU'nun kolorektal kanser karşıtı etkisinin diğer birçok kolorektal kanser hücre hattı üzerinde doğrulanması ve in vivo hayvan deneyleri yoluyla daha kapsamlı bir şekilde araştırılması gerekmektedir. Buna ek olarak, Wnt, Notch, Hedgehog ve BMP sinyal yollarının hepsinin bağırsak homeostazı ve rejenerasyonunun düzenlenmesine katılabileceği bildirilmiştir ve çalışmalar Hippo sinyal yolunun bu yollarla etkileşime girerek çapraz konuşmaya yol açabileceğini bulmuştur. Bu nedenle, SCU'nun kolorektal kanser karşıtı etkisini Hippo sinyal yolunun ve çapraz konuşma yolunun aktivitesini kapsamlı bir şekilde düzenleyerek gösterip göstermediğini daha fazla araştırmak gerekir.